Die
Erfindung betrifft ein Federsystem zur Erzeugung von Federkräften in
zwei entgegengesetzten Richtungen zwecks Durchführung von Schwingbewegungen
eines Schwingtisches einer Steinformmaschine. Insbesondere betrifft
die Erfindung Federsysteme zum Einsatz an Steinformmaschinen zur Durchführung einer
Stoßvibration
bzw. einer sogenannten harmonischen Vibration, bei denen der Schwingtisch
Teil eines Schwingsystems ist, welches in der Nähe oder an der Stelle seiner
Eigenfrequenz schwingt (Resonanzschwinger). Derartige Steinformmaschinen
sind in den Dokumenten der WO 02/38346 A1 bzw. der WO 2005/056279
A1 dargestellt. Bei diesen Resonanzschwingern wird die Schwingtisch-Masse
nicht überwiegend
durch die Erregerkräfte
der Erregereinrichtung, wie z.B. durch die resultierenden Fliehkräfte eines
Unwucht-Richtvibrators, auf und ab bewegt, sondern ganz überwiegend durch
die in zwei entgegengesetzten Richtungen wirkenden Federkräfte, die
durch die Federdeformationen bei den Schwingbewegungen entstehen.
Bei der Abwesenheit von jeglichen Energieverlusten, wie z.B. Reibungsverlusten
in Federn und Erregereinrichtung, könnten diese Schwingsysteme,
wenn sie einmal am Schwingen sind, ohne weitere Energiezufuhr durch
die Erregereinrichtung dauerhaft weiter schwingen, indem eine ständige Umformung
von kinetischer Energie in Federenergie und umgekehrt erfolgt. Für derartige
Federsysteme bedeutet dies natürlich,
daß sie
imstande sein müssen,
die maximal mögliche
kinetische Energie der schwingenden Massen in beiden Schwingrichtungen
durch Verformungen ihrer Federelemente speichern zu können. Daraus
leiten sich hohe Anforderungen an ein entsprechendes Federsystem
ab, zumal, wenn es auch noch darum geht, die Festigkeit der Bauteile
des Federsystems dauerfest zu gestalten. Bei den beteiligten Federelementen
kommt es bezüglich
einer erreichbaren Dauerfestigkeit neben anderen Anforderungen vor
allem darauf an, in welcher Weise die Enden der Federelemente (z.B.
mittels Schrauben) befestigt sind und wie die Federkräfte in die
Enden der Federelemente eingeleitet werden.The
The invention relates to a spring system for generating spring forces in
two opposite directions for the purpose of performing oscillatory movements
a swinging table of a stone forming machine. In particular, it concerns
The invention spring systems for use on stone forming machines to carry out a
impact vibration
or a so-called harmonic vibration, in which the vibrating table
Is part of a vibrational system which is near or at the site of his
Natural frequency oscillates (resonant oscillator). Such stone forming machines
are in the documents of WO 02/38346 A1 and WO 2005/056279
A1 shown. In these resonant oscillators, the vibrating table mass becomes
not predominantly
by the excitatory powers
the exciter device, e.g. by the resulting centrifugal forces of a
Unbalance Richtvibrators, moved up and down, but predominantly through
the spring forces acting in two opposite directions, the
caused by the spring deformations in the swinging movements.
In the absence of any energy losses, e.g. friction losses
in springs and exciter, these vibrational systems,
once they are swinging, without further energy input
permanently vibrate the excitation device by a continuous transformation
from kinetic energy to spring energy and vice versa. For such
Spring systems of course this means
that she
need to be able to
the maximum possible
kinetic energy of the vibrating masses in both directions of vibration
to be able to store by deformations of their spring elements. from that
High demands are made on a corresponding spring system
especially when it comes to the strength of the components
make the spring system fatigue. In the involved spring elements
does it matter
an achievable fatigue strength in addition to other requirements
in particular, in what way the ends of the spring elements (e.g.
by means of screws) and how the spring forces in the
Ends of the spring elements are initiated.
Der
allgemeine Stand der Technik ist durch die oben bereits erwähnten Schriftdokumente
und der nächstliegende
Stand der Technik ist durch das Dokument DE 101 54 897 A1 gekennzeichnet.
In der WO 02/38346 A1 wird mit 1 ein
Federsystem in Verbindung mit einem Resonanz-Einmassenschwinger
gezeigt, bei denen ein Federsystem bildende obere Federelemente 144 und
untere Federelemente 150 zwischen einem Kraftanschlußteil 154 einerseits und
Teilen des Maschinenrahmens 100 andererseits eingespannt
sind, wobei der Schwingtisch 120 über Kraftübertragungsteile 156 an
das Federsystem angeschlossen ist. Die Federelemente sind derart
gegeneinander verspannt, daß sie
auch bei den größten durchzuführenden
Schwingungsamplituden der schwingen-den System- Masse noch eine restliche Federverformung
aufweisen. Über
die Befestigung der Federelemente ist nichts angegeben. Bezüglich der
Einleitung von Kräften
in die Federelemente ist ausgesagt, daß es vorteilhaft sei, die Kräfte der
Federelemente des Federsystems wenigstens an jenen Enden, an welchen
die Kräfte
der Federn in die System-Masse übertragen
werden, durch Druckkräfte und/oder
Schubkräfte
in die Kraftanschlußteile
zu übertragen,
da diese Stellen bezüglich
der Betriebssicherheit und Dauerhaftigkeit kritische Stellen sind. Es
werden für
die Krafteinleitung an den Enden der Federelemente und die gestalterische
Ausbildung der Federelemente jedoch keine weiteren Angaben gemacht.The general state of the art is represented by the above-mentioned written documents and the closest prior art is by the document DE 101 54 897 A1 characterized. In WO 02/38346 A1 is with 1 a spring system shown in conjunction with a resonant single-shot, in which a spring system forming upper spring elements 144 and lower spring elements 150 between a power connection part 154 on the one hand and parts of the machine frame 100 on the other hand are clamped, the vibrating table 120 over power transmission parts 156 connected to the spring system. The spring elements are braced against each other so that they still have a residual spring deformation even at the largest to be performed vibration amplitudes of the oscillating system mass. About the attachment of the spring elements is not specified. With respect to the introduction of forces in the spring elements is stated that it is advantageous, the forces of the spring elements of the spring system at least at those ends at which the forces of the springs are transmitted to the system mass, by pressure forces and / or shear forces in the power connection parts because these sites are critical to operational safety and durability. However, no further details are given for the introduction of force at the ends of the spring elements and the design of the spring elements.
In
der WO 2005/056279 A1 wird mit 2 ein
Federsystem in Verbindung mit einem Resonanz-Zweimassenschwinger
gezeigt, bei dem ein den ganz wesentlichen Teil der kinetischen
Energie der schwingenden Massen aufnehmendes Federsystem 226 zwischen
dem Schwingtisch 216 als Hauptanteil der Arbeitsmasse ma
und der Freischwingmasse mf in beiden Schwingrichtungen kraftübertragend angeordnet
ist. Zusätzlich
ist die Arbeitsmasse ma noch über
Isolationsfedern 236 gegen das Fundament abgestützt, wobei
die Isolationsfedern aber nur einen unbedeutenden Teil der kinetischen
Energie der schwingenden Arbeitsmasse ma speichern. Da in der Beschreibung
festgelegt ist, daß in
den Zeichnungen verwendete Strich-Punkt-Linien Befestigungsmittel
zur festen Verbindung unterschiedlicher Bauteile bedeuten sollen,
ist davon auszugehen, daß zum
einen die an den äußeren Enden
bestehende feste Zusammenfügung
der beiden Blattfedern durch Befestigungsschrauben erfolgt sein
soll, und daß zum
anderen die feste Verbindung der oberen Blattfeder mit dem Schwingtisch 216 und
die feste Verbindung der unteren Blattfeder mit der Freischwingmasse
mf ebenfalls mittels Schrauben erfolgt sein soll. Dabei ist noch
zu beachten, daß das
Federsystem hohe Kräfte
in zwei Richtungen übertragen
muß.In WO 2005/056279 A1 is with 2 a spring system is shown in connection with a resonant dual mass oscillator, in which a spring system which absorbs the very substantial part of the kinetic energy of the oscillating masses 226 between the swinging table 216 as the main part of the working mass ma and the free-swing mass mf is arranged to transmit force in both directions of vibration. In addition, the working mass ma is still over insulation springs 236 supported against the foundation, but the insulation springs save only an insignificant part of the kinetic energy of the oscillating working mass ma. Since it is stipulated in the description that dash-dot lines used in the drawings are intended to mean fastening means for the fixed connection of different components, it is to be assumed that, on the one hand, the firm assembly of the two leaf springs at the outer ends should be effected by fastening screws, and that on the other hand, the firm connection of the upper leaf spring with the swinging table 216 and the firm connection of the lower leaf spring with the free-swing mass mf should also be done by means of screws. It should be noted that the spring system must transmit high forces in two directions.
Die
Verbindung der beiden Blattfedern an den Enden mittels Schrauben
ohne eine besondere aufwendige Ausgestaltung der Blattfeder-Enden stellt
jedoch eine kritische und nur durch einen hohen Aufwand dauertest
zu gestaltende Verbindung dar,
- a) da im Bereich
der Schrauben durch die notwendig hohe Anzahl von Schrauben der
Blattfederquerschnitt geschwächt
ist und auch Kerbspannungen auftreten,
- b) da im Bereich der Schrauben hohe überlagerte Spannungen entstehen,
die zum einen als Wechsel-Biegespannungen aus dem Biegemoment der Blattfedern
selbst infolge ihrer mittigen Belastung herrühren und die zum anderen aus
Druckspannungen bestehen, die aus den mit hohen Kräften auf
die Blattfedern einwirkenden Schraubenmuttern und -Köpfen resultieren,
und
- c) da die Schrauben selbst hochbelastet sind infolge einer notwendig
hohen Vorpannung (damit keine Lücke
zwischen den Blattfedern bei Zugbelastung des Federelementes klafft)
und durch die zusätzlichen
Betriebs-Schraubenspannungen bei der Verformung der Blattfedern
besonders bei Zugbelastung des Federsystems infolge des kleinen
Hebelarmes zwischen Schraubenmitte und den Enden der Blattfedern.
However, the connection of the two leaf springs at the ends by means of screws without a special elaborate design of the leaf spring ends is a critical and only by a high cost lasts to be designed connection, - a) since the leaf spring cross-section is weakened in the area of the screws by the necessarily high number of screws and also notch stresses occur,
- b) because in the area of the screws high superimposed stresses arise, on the one hand as alternating bending stresses resulting from the bending moment of the leaf springs themselves due to their central load and the other from pressure chip consisting of the forces acting on the leaf springs with high forces nuts and heads, and
- c) because the screws themselves are highly loaded due to a necessary high bias (so that no gap between the leaf springs at tensile load of the spring element gapes) and by the additional operating screw tensions in the deformation of the leaf springs especially at tensile load of the spring system due to the small lever arm between the screw center and the ends of the leaf springs.
Auch
die Verbindung zwischen den Blattfedern und dem Schwingtisch 216 einerseits
und der Freischwingmasse mf andererseits durch Schrauben ist als
im Dauerbetrieb gefährdet
zu beurteilen, da dort die zuvor beschriebenen Belastungen a) und
b) auftreten und da die Schrauben selbst hochbelastet sind infolge
einer notwendig hohen Vorpannung (damit keine Lücken auftreten bei Zugbelastung
des Federsystems) und durch die zusätzlichen Betriebs-Schraubenspannungen
bei der Zugbelastung des Federsystems.Also the connection between the leaf springs and the swinging table 216 On the one hand and the free-swinging mass mf on the other hand by screws is to be considered endangered in continuous operation, since there the previously described loads a) and b) occur and because the screws themselves are heavily loaded due to a high bias (so that no gaps occur under tensile load of the spring system) and by the additional operating bolt tensions in the tensile load of the spring system.
In
dem Dokument DE 101
54 897 A1 wird in 2 ein Zweimassenschwinger
gezeigt mit einer Arbeitsmasse, die im wesentlichen aus den Massen mG und MA besteht,
und mit einer Freischwingmasse, die im wesentlichen aus der Masse
eines als Erregereinrichtung dienenden Unwuchtvibrators 1 mitsamt der
Masse mU seiner Unwucht besteht. Arbeitsmasse und
Freischwingmasse sind mit einem in zwei Richtungen Kräfte übertragenden
Federsystem fest verbunden, welches aus zwei als Bogenfedern ausgestalteten
Federelementen 2 besteht. Die schwingenden Massen selbst
sind über
als Isolationsfedern fungierende Gummifedern 8 gegen das
nicht mitschwingende Fundament 6 abgestützt. Bezüglich der Betriebsweise ist
vorgesehen, bei gleichbleibenden Beschleunigungsamplituden erheblich
oberhalb oder unterhalb der Resonanzfrequenz zu arbeiten. Aus 2 entnimmt man bezüglich des Federsystems:
Die
als Bogenfedern mit gleichbleibender Wandstärke ausgestalteten Federelemente 2 sind
an beiden Enden an zwei Blöcken
befestigt, wobei der obere Block in zwei Richtungen wechselnde Federkräfte an die
Arbeitsmasse und der untere Block in zwei Richtungen wechselnde
Federkräfte
an die Freiflugmasse überträgt. Der
Anschluß der
Federelemente ist offensichtlich derart ausgeführt, daß unmittelbar am Übergang
zu den Blöcken
die Federelemente bei der Ausführung
der Schwingungen neben einer wechselnden Querkraft ein Wechsel-Biegemoment
aufzunehmen haben, wobei die abrupte Querschnittsvergrößerung vom
Federelement zum Block eine Kerbwirkung verursacht und vom Gesichtspunkt
der Dauerfestigkeit her gesehen die schwächste Stelle der Federkonstruktion
darstellt. Allgemein betrachtet, ist festzustellen, daß in diesem
Falle, wie auch häufig
in der industriellen Praxis zu beobachten, die Stelle der Krafteinleitung
in das Federelement die Schwachstelle hinsichtlich der Dauerfestigkeit
darstellt, an der bei der Durchführung
einer großen
Zahl von Lastspielen zuerst ein Versagen der Konstruktion eintritt. Eine
wie von der Praxis gewünschte
dauerfeste Haltbarkeit ist bei einer derartigen Federkonstruktion nicht
gegeben.In the document DE 101 54 897 A1 is in 2 a two-mass oscillator shown with a working mass, which consists essentially of the masses m G and M A , and with a free-swinging mass, which consists essentially of the mass of an exciter vibrator used as an exciter 1 together with the mass m U of its imbalance. Working mass and free-swing are firmly connected to a transmitting in two directions forces spring system, which consists of two designed as a bow springs spring elements 2 consists. The vibrating masses themselves are over rubber springs acting as insulation springs 8th against the non-resonant foundation 6 supported. Regarding the operation is provided to work at constant acceleration amplitudes significantly above or below the resonant frequency. Out 2 If one takes with respect to the spring system:
The designed as a bow springs with constant wall thickness spring elements 2 are attached at both ends to two blocks, wherein the upper block transmits in two directions changing spring forces to the working mass and the lower block in two directions changing spring forces to the free flight mass. The connection of the spring elements is obviously carried out such that directly at the transition to the blocks, the spring elements in the execution of the vibrations in addition to an alternating transverse force to include an alternating bending moment, the abrupt cross-sectional enlargement of the spring element to the block causes a notch effect and from the viewpoint of fatigue strength Seen here represents the weakest point of the spring construction. Generally speaking, in this case, as frequently observed in industrial practice, the point of force introduction into the spring element is the weak point in terms of fatigue strength, in which when a large number of load cycles are performed, design failure first entry. A as desired by the practice durable durability is not given in such a spring construction.
Die
vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Konstruktionsschwächen und
die Dauerfestigkeitsprobleme insbesondere an den Stellen der Krafteinleitung
in die Federelemente beim aufgezeigten Stand der Technik zu beheben
und darüberhinaus
durch ein entsprechend insgesamt verbessertes Federsystem die Möglichkeit
schaffen, gleichzeitig auch die Kosten- und Fertigungs-Probleme
bei der Anwendung des Federsystems in extremen Anwendungsfällen zu
lösen.
Zu solchen extremen Anwendungsfällen
gehören
Resonanz-Verdichtungseinrichtungen, wie sie in der WO 02/38346 A1
bzw. der WO 2005/056279 A1 dargestellt sind. Die höchsten Anforderungen
an ein Federsystem werden gestellt beim Einsatz in einem Zweimassenschwinger
gemäß der WO
2005/056279 A1 mit Resonanzbetrieb für die sogenannte harmonische
Vibration. Hier sind die im Federsystem zu speichernden Energiemengen
deshalb am größten, weil
die Massenbeschleunigungen ganz überwiegend
durch die Federverformungskräfte bewirkt
werden. Dabei muß das
Federsystem wegen der synchron gegenläufig schwingenden Arbeitsmasse
m1 und Freiflugmasse m2 eine hohe Nutzverformung Amax in beiden
Schwingrichtungen bei einer großen
maximalen Verformungskraft Fmax und bei einer hohen Betriebsfrequenz
f dauerhaft ertragen können,
wobei sich Amax aus der Summe der Auslenkung (aus der Ruhelage)
A1 der Masse m1 und A2 der Masse A2 ergibt. Für den Einsatz eines Federsystems
bei der Stoßvibration
(3) lauten die Daten beispielsweise:
Fmax ca. 10 Tonnen, A1 = 1 mm, A2 = 4 mm, Amax = 5 mm, m1 = 1000
kg, m2 = 250 kg, f = 50 Hz. Für
den Einsatz eines Federsystems bei der harmonischen Vibration (2 der WO 2005/056279 A1) lauten die Daten
beispielsweise: Fmax ca. 92 Tonnen, A1 = 2 mm, A2 = 4 mm, Amax =
6 mm, m1 = 4700 kg, m2 = 2350 kg, f = 50 Hz. Insbesondere an dem
letztgenannten Daten-Beispiel erkennt man, daß eine technisch-wirtschaftlich
gute Realisierung einer Erfindung gemäß der WO 2005/056279 A1 in
hohem Maße
von der Lösung
der Aufgaben für
das Federsystem abhängen
muß. Dabei
muß angesichts
der zu erwartenden großen
Dimensionen der Federelemente die zu findende Lösung auch bereits eine Antwort
geben können
auf die Fragen nach einem vertretbaren Fertigungsaufwand, nach der
Verfügbarkeit
von Halbzeugen als Rohmaterial für
die Fertigung der Federelemente und nach raumsparender Gesamtdimensionierung
des ganzen Federsystems derart, daß dasselbe in vertretbarer Weise
unterhalb des Schwingtisches untergebracht werden kann.The present invention has as its object to remedy the design weaknesses and the fatigue strength problems, in particular at the points of introduction of force in the spring elements in the cited prior art and also create the opportunity by a corresponding overall improved spring system, at the same time the cost and manufacturing problems to solve in the application of the spring system in extreme applications. Such extreme applications include resonance compression devices, as shown in WO 02/38346 A1 and WO 2005/056279 A1, respectively. The highest demands on a spring system are made when used in a two-mass oscillator according to WO 2005/056279 A1 with resonance operation for the so-called harmonic vibration. Here, the amount of energy to be stored in the spring system is greatest because the mass accelerations are predominantly caused by the spring deformation forces. The spring system must be able to withstand a high payload deformation Amax in both directions of vibration at a large maximum deformation force Fmax and at a high operating frequency f because of synchronously counter-oscillating mass m1 and free mass m2, where Amax from the sum of the deflection (from the rest position) A1 of the mass m1 and A2 of the mass A2. For the use of a spring system in shock vibration ( 3 ) are, for example: Fmax about 10 tons, A1 = 1 mm, A2 = 4 mm, Amax = 5 mm, m1 = 1000 kg, m2 = 250 kg, f = 50 Hz. For the use of a spring system in the harmonic Vibration ( 2 WO 2005/056279 A1), the data are, for example: Fmax about 92 tons, A1 = 2 mm, A2 = 4 mm, Amax = 6 mm, m1 = 4700 kg, m2 = 2350 kg, f = 50 Hz The latter data example shows that a technically and economically sound realization of an invention according to WO 2005/056279 A1 must depend to a great extent on the solution of the tasks for the spring system. In this case, given the expected large dimensions of the spring elements, the solution to be found can already give an answer to the questions of a reasonable manufacturing effort, according to the availability of semi-finished products as raw material for the production of spring elements and space-saving overall dimensioning of the whole Spring system such that it can be accommodated in a reasonable manner below the swinging table.
Die
Erfindung löst
die gestellte Aufgabe durch die Lehre des Patentanspruchs 1. Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche definiert.
In der Lehre von Anspruch 1 sind mehrere Lösungsmerkmale zugleich kombiniert,
die man auch veranschaulicht in den Zeichnungen der 1 bis 4 erkennen kann.The invention solves the problem by the teaching of claim 1. Further advantageous developments of the invention are defined by the subclaims. In the teaching of claim 1, several solution features are combined at the same time, which is also illustrated in the drawings of 1 to 4 can recognize.
Bezüglich erreichbarer
Dauerfestigkeit bei Spannungen im Werkstoff ergibt sich:
- – Keine
Erzeugung von in zwei Richtungen wirkenden Biegespannungen und Schubspannungen.
- – Sicherung
der Anordnungsposition der Federelemente innerhalb des Federsystems
in erster Linie durch Sicherungs-Reibungskräfte an den Außenflächen, die
von den Federverformungskräften
abgeleitet sind und zusätzlich
möglich
durch Formschluß,
der keine Spannungen hervorruft, die durch Überlagerung mit anderen Spannungen bemerkenswerte
Gesamtspannungen erzeugen.
- – Sofern
Schrauben zur Sicherung der Anordnungsposition der Federelemente
in Frage kommen sollten, müssen
die von ihnen erzeugten Druckspannungen nicht den Biegespannungen aus
der Federdeformation überlagert
werden.
- – Anwendung
eines Abwälzeffektes
auf den Außenflächen der
Federelemente bei der Nutzverformung derselben aus der Ruhelage
vermeidet Einflüsse
von Kerbwirkungen durch automatische Verlagerung der Position der
Sicherungs-Reibungskräfte.
- – Spannungsbelastung
an den Federelement-Enden derart, daß Druckspannungen und daraus
abgeleitete Schubspannungen im wesentlichen dort eingeleitet werden,
wo die aus dem Biegemomentverlauf sich ergebenden Biegespannungen (weil
das Biegemoment am Ende = Null ist) nahezu den Wert Null aufweisen,
so daß keine
nennenswerten durch Überlagerung
von Druckspannungen und Biegespannungen entstehenden Gesamtspannungen
entstehen.
With regard to achievable fatigue strength at stresses in the material: - - No generation of bi-directional bending stresses and shear stresses.
- - Securing the position of the arrangement of the spring elements within the spring system primarily by securing frictional forces on the outer surfaces, which are derived from the spring deformation forces and additionally possible by positive engagement, which does not generate voltages that produce remarkable total voltages by superposition with other voltages.
- - If screws to secure the arrangement position of the spring elements should come into question, the compressive stresses generated by them must not be superimposed on the bending stresses from the spring deformation.
- - Application of a rolling effect on the outer surfaces of the spring elements in the Nutzverformung the same from the rest position avoids influences of notch effects by automatic displacement of the position of the securing frictional forces.
- - Stress load on the spring element ends such that compressive stresses and shear stresses derived therefrom are introduced substantially where the bending stresses resulting from the bending moment characteristic (because the bending moment at the end = zero) have almost the value zero, so that no appreciable by Superposition of compressive stresses and bending stresses resulting total stresses arise.
Bezüglich des
Fertigungsaufwandes und der Verfügbarkeit
von Halbzeugen:
- – Fertigung im wesentlichen
durch Ausschneiden der abgewickelten Federelemente aus marktgängigen Walzplatinen
aus hochfestem Stahlwerkstoff und anschließende Biegung zu gekrümmten Federelementen
möglich.
With regard to the production costs and the availability of semi-finished products: - - Manufacturing essentially by cutting out the developed spring elements from common rolling stock made of high-strength steel material and subsequent bending to curved spring elements possible.
Bezüglich raumsparender
Gesamtdimensionierung des ganzen Federsystems:
- – Gestaltung
desselben derart, daß die
Gesamtkonstruktion in ihrer Haupterstreckungsrichtung durch übereinander
angeordnete Federelemente in die Tiefe einer ohnehin erforderlichen
Fundamentgrube unterhalb des Schwingtisches baut.
Regarding space-saving overall dimensioning of the entire spring system: - - Design of the same so that the overall construction builds in their main extension direction by superimposed spring elements in the depth of an already required foundation pit below the swinging table.
Neben
den zuvor aufgeführten
Lösungsmerkmalen,
mit denen zugleich auch Vorteile der Erfindung zum Ausdruck gebracht
werden, ergibt sich ein weiterer Vorteil der Erfindung bei der Anwendung des
Federsystems in einer Verdichtungseinrichtung gemäß der WO
02/38346 A1 darin, daß mittels
wenigstens zweier zwischen Schwingtisch und Fundament vorgesehener
und in ihrer Hochachse (Haupterstreckungsrichtung) um 90° relativ
zueinander verdreht angeordneter Federsysteme der Schwingtisch gleichzeitig
eine gute Gerad führung
in horizontaler Richtung erhält.
Dies ist bedingt dadurch, daß das
erfindungsgemäße Federsystem
(siehe 1) in einer Richtung parallel
zu den in eine gekrümmte
Fläche der
Federelemente legbaren Geraden eine hohe Seitenstabilität aufweist.In addition to the solution features listed above, which are also expressed at the same time advantages of the invention, there is a further advantage of the invention in the application of the spring system in a compression device according to WO 02/38346 A1 is that by means of at least two between the vibrating table and foundation provided and in its vertical axis (main extension direction) rotated by 90 ° relative to each other arranged spring systems of the swing table at the same time receives a good straight management in the horizontal direction. This is due to the fact that the spring system according to the invention (see 1 ) has a high lateral stability in a direction parallel to the straight lines which can be laid in a curved surface of the spring elements.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.The
Invention is described below with reference to the accompanying drawings
illustrated embodiments
explained in more detail.
1a stellt
einen Schwingtisch mit einem aus zwei Federsystemen bestehenden
Federmodul in einem in 1b durch die Linie F-F gekennzeichneten
Schnitt dar. 1a provides a rocking table with a spring module consisting of two spring systems in a 1b marked by the line FF section.
1b zeigt
den in 1a vorgestellten Schwingtisch
mit zwei angeschlossenen Federmodulen und mit einem an beide Federmodule
angeschlossenen Erreger-Aktuator in einer in 1a durch
den Pfeil G gekennzeichneten Ansicht. 1b shows the in 1a presented oscillating table with two connected spring modules and with a connected to both spring modules exciter actuator in a in 1a indicated by the arrow G view.
2a zeigt
ein Federelement mit offenem C-Pofil. 2a shows a spring element with an open C-profile.
2b gibt
ein Federelement in einer in 1b durch
den Pfeil E gekennzeichneten Seitansicht mit einem kreisringähnlichen
Profil wieder. 2 B gives a spring element in an in 1b by the arrow E marked side view with a circular ring-like profile again.
2c zeigt
die Abwicklung eines Federelemente mit offenem C-Pofil in die Ebene. 2c shows the development of a spring elements with an open C-profile in the plane.
2d zeigt
ein Federelement mit doppeltem offenem C-Pofil in einer in 1b durch
den Pfeil E gekennzeichneten Seitansicht. 2d shows a spring element with double open C-Pofil in an in 1b by the arrow E marked side view.
3a, 3b, 4a, 4b zeigen
die Details von vier unterschiedliche Varianten eines Federelement-Endes
an der in 1a durch den Kreis K gekennzeichneten
Einspannstelle eines Federelementes. 3a . 3b . 4a . 4b show the details of four different variants of a spring element end to the in 1a characterized by the circle K clamping point of a spring element.
In 1 ist ein in quadratischer Form mit den Längenmaßen Q ausgebildeter
Schwingtisch 1 einer als Zweimassenschwinger ausgebildeten
Verdichtungseinrichtung dargestellt, der über Isolationsfedern 2 "weich" gegen das Fundament 3 abgestützt ist.
Die Eigenschaft "weich" bedeutet in diesem
Falle, daß die
resultierende Federkonstante der Isolationsfedern 2 zusammen
mit den mitschwingenden Massen eine Eigenfrequenz weit unterhalb
der Betriebsfrequenz der Verdichtungseinrichtung bildet. In dem Fundament
ist unterhalb des Schwingtisches eine Grube 4 geformt.
Mit dem Schwingtisch fest verbunden ist ein Kraftübertragungsteil 5,
dessen Masse zusammen mit der Masse des Schwingtisches im wesentlichen
die Arbeitsmasse des Zweimassenschwingers bildet. Am Kraftübertragungsteil 5 sind unten
zwei Krafteinleitungskörper 6 und 6' angeordnet, über welche
die Kraftverbindungen zu dem oberen Federelement 8 und
dem unteren Federelement 9 der Federsysteme 7 und 7' hergestellt
werden. Diese Kraftverbindungen erfolgen über zwei flächenhaft ausgebildete Krafteinleitungskörper-Kontaktzonen 10 und 11.In 1 is a trained in square shape with the length dimensions Q vibrating table 1 a trained as a dual mass oscillator compact processing device shown, the isolation springs 2 "soft" against the foundation 3 is supported. The characteristic "soft" in this case means that the resulting spring constant of the insulation springs 2 together with the resonating masses forms a natural frequency far below the operating frequency of the compression device. In the foundation below the swinging table is a pit 4 shaped. Firmly connected to the oscillating table is a power transmission part 5 whose mass together with the mass of the vibrating table essentially forms the working mass of the two-mass oscillator. At the power transmission part 5 Below are two force introduction bodies 6 and 6 ' arranged over which the power connections to the upper spring element 8th and the lower spring element 9 the spring systems 7 and 7 ' getting produced. These force connections are made via two area-trained force introduction body contact zones 10 and 11 ,
In 1a sind
zwei über
Krafteinleitungskörper 6 und 6' mit dem Kraftübertragungsteil 5 verbundene
Federsysteme 7 und 7' gezeigt. Das Kraftübertragungsteil 5 zusammen
mit den beiden Federsystemen 7 und 7' und gegebenenfalls
zusammen mit einer an letzteren befestigten Hilfsmasse 18 werden nachfolgend
als ein Federmodul 19 bezeichnet. Ein einzelnes Federsystem
umfaßt
einen Spannrahmen 12, der, wie aus 1b ersichtlich,
in diesem Falle ringförmig
und mit einem Kettenglied vergleichbar ausgebildet und zur Aufnahme
von Federverformungskräften
bestimmt ist, ein oberes und ein unteres Federelement 8, 8' und 9, 9', sowie einen
Krafteinleitungskörper 6, 6'. Der Spannrahmen
selbst besteht insgesamt aus (in diesem Falle) zwei Rahmenwangen 15,
sowie aus einem oberen Rahmenjoch 13, und einem unteren
Rahmenjoch 14, über
welche Rahmenjoche die Kraftverbindungen zu dem oberen Federelementen 8 und
dem unteren Federelement 9 hergestellt werden. Diese Kraftverbindungen
erfolgen über
zwei flächenhaft
ausgebildete Rahmen-Kontaktzonen 16 und 17. In
dem in 1 gezeigten Falle stellen die
Massen der Spannrahmen und etwa die halbe Masse der Federelemente
der beiden Federsysteme 7 und 7', die bewegten Massenanteile eines
Erregeraktuators (1b) und gegebenenfalls noch
eine besondere, an die Spannrahmen angeschlossene Hilfsmasse, die
sogenannte Freiflugmasse des Zweimassenschwingers dar. Ein Zweimassenschwinger
dieser Art könnte
auch den in 2 der WO 2005/056279 A1
gezeigten Zweimassenschwinger er setzen.In 1a are two over force introduction bodies 6 and 6 ' with the power transmission part 5 connected spring systems 7 and 7 ' shown. The power transmission part 5 together with the two spring systems 7 and 7 ' and optionally together with an auxiliary mass attached to the latter 18 will be referred to below as a spring module 19 designated. A single spring system includes a tenter 12 who, like, out 1b can be seen, in this case, annular and comparably formed with a chain link and is intended to receive spring deformation forces, an upper and a lower spring element 8th . 8th' and 9 . 9 ' , as well as a force introduction body 6 . 6 ' , The clamping frame itself consists of a total of (in this case) two frame cheeks 15 , as well as from an upper frame yoke 13 , and a lower frame yoke 14 over which frame yokes the force connections to the upper spring elements 8th and the lower spring element 9 getting produced. These power connections are made via two areal shaped frame contact zones 16 and 17 , In the in 1 shown case, the masses of the clamping frame and about half the mass of the spring elements of the two spring systems 7 and 7 ' , the moving mass fractions of an exciter actuator ( 1b ) and possibly even a special, connected to the tenter auxiliary mass, the so-called free-flying mass of the two-mass oscillator. A two-mass oscillator of this type could also be the in 2 WO 2005/056279 A1 shown two mass oscillator he set.
Die
Federelemente 8 und 9 sind jeweils zwischen einer
Rahmen-Kontaktzone 16 und einer Krafteinleitungskörper-Kontaktzone 10 mit
einer Vorverformung mit einer entsprechenden Federverformungskraft
derart eingespannt, daß der
Betrag der beim Schwingen des Schwingtisches zusätzlich durchzuführenden
Nutzverformung an dem einen Federelement kleiner ist als der Betrag
der Vorverformung an dem anderen Federelement Der an jeweils nur
einem der beiden Federelemente angreifenden zusätzlichen Nutzverformungskraft
ist stets eine in Gegenrichtung wirkende Rahmen-Reaktionskraft entgegengesetzt,
die im gezeigten Beispiel eines Zweimassenschwingers eine (dynamische)
Massenkraft ist. Falls die Federsysteme an einem Einmassenschwinger
eingesetzt würden,
wie er in der WO 02/38346 A1 in 1 dargestellt
ist, wäre
die in Gegenrichtung wirkende Rahmen-Reaktionskraft eine an das Fundament
oder den Maschinenrahmen übertragene
Befestigungskraft.The spring elements 8th and 9 are each between a frame contact zone 16 and a force introduction body contact zone 10 clamped with a pre-deformation with a corresponding spring deformation force such that the amount of payload to be performed during oscillation of the vibrating table on one spring element is smaller than the amount of pre-deformation of the other spring element acting on each one of the two spring elements additional Nutzverformungskraft is always one in the opposite direction acting frame reaction force opposite, which in the example shown a two-mass oscillator (dynamic) mass force. If the spring systems were used on a one-shot oscillator, as described in WO 02/38346 A1 in 1 As shown, the counter-acting frame reaction force would be a fastening force transmitted to the foundation or machine frame.
Die
gleichgestalteten Federelemente 8 und 9 bestehen
aus kreisförmig
zu einem offenen C-Profil gebogenen Platinen aus Stahl oder einem
geeigneten Verbundwerkstoff, z. B. Kohlenfaser-Verbundwerkstoff,
welches C-Profil in einer parallel zur Zeichenebene gelegenen "Hauptebene" definierbar ist. Demzufolge
existieren auf den gekrümmten
Innenflä chen
und Außenflächen der
Federelemente Flächengeraden 26, 27 (2a),
die parallel zu einer senkrecht zur Hauptebene ausgerichteten "Hauptrichtung" 25 gelegen
sind. An jedem Federelement sind auf der Außenfläche zwei "spezielle Flächengeraden" 28, 29 (2a)
bestimmt, die mit Bezug auf das C-Profil sich in etwa gegenüberliegen
und die im Ruhezustand des Federsystems die Mitte von zwei Feder-Kontaktzonen 31, 32 (2a)
auf den Außenflächen kennzeichnen,
welche Feder-Kontaktzonen senkrecht zu den speziellen Flächengeraden
eine geringe Querausdehnung und parallel dazu eine größere Längsausdehnung
aufweisen, wobei die Feder-Kontaktzonen durch die flächenhafte Übertragung
von Federverformungskräften
gebildet sind. Die Vorverformung und die Nutzverformung eines Federelementes
geschieht durch Annäherung
der beiden Feder-Kontaktzonen in einer Verformungsrichtung 35 (2a),
die im wesentlichen parallel zu einer solchen Geraden vorgesehen
ist, die in der Hauptebene von einer der speziellen Flächengeraden
zu der anderen legbar ist.The same design spring elements 8th and 9 consist of circular to an open C-profile curved blanks made of steel or a suitable composite material, eg. As carbon fiber composite material, which C-profile is defined in a plane parallel to the plane "main level". Accordingly, surfaces on the curved Innenflä surfaces and outer surfaces of the spring elements exist 26 . 27 ( 2a ) parallel to a "main direction" oriented perpendicular to the main plane 25 are located. At each spring element are on the outer surface two "special area line" 28 . 29 ( 2a ), which are approximately opposite to each other with respect to the C-profile, and the center of two spring-contact zones when the spring system is at rest 31 . 32 ( 2a ) on the outer surfaces, which spring-contact zones perpendicular to the specific surface line a small transverse extent and parallel to a greater longitudinal extent, wherein the spring-contact zones are formed by the areal transfer of spring deformation forces. The pre-deformation and the Nutzverformung a spring element is done by approaching the two spring-contact zones in a deformation direction 35 ( 2a ) provided substantially parallel to such a straight line which is layable in the principal plane from one of the specific surface straight lines to the other.
Vorab
sei an dieser Stelle bereits darauf hingewiesen, was in den 3 und 4 noch
näher erläutert wird,
nämlich,
daß gemäß der Erfindung
der Krafteinleitung an den Enden der Federelemente durch Anwendung
gestalterischer Merkmale besondere Beachtung geschenkt wird. Ein
wesentliches Merkmal ist folgendes: Die zur Kraftübertragung
flächenförmig ausgebildeten
Feder-Kontaktzonen auf den Außenflächen der
Federelemente-Enden
einerseits und die bereits erwähnten
Rahmen-Kontaktzonen sowie Krafteinleitungskörper-Kontaktzonen andererseits
fallen bereits. im Ruhezustand des Federsystems zusammen. Sobald
die Vorverformung der Federelemente durch eine Nutzverformung derselben
beim Schwingvorgang überlagert
wird, erfolgt je nach Gestaltung der Krafteinleitungs-Stelle eine
Verlagerung und/oder eine Vergrößerung der
Querausdehnung der Kontaktzonen durch ein Abwälzen der Flächen der Kontaktzonen aufeinander.First, it should be noted at this point, what in the 3 and 4 will be explained in more detail, namely, that according to the invention, the introduction of force at the ends of the spring elements by applying design features paid particular attention. An essential feature is the following: The force-transmitting surface-shaped spring contact zones on the outer surfaces of the spring element ends on the one hand and the already mentioned frame contact zones and force introduction body contact zones on the other hand already fall. at rest of the spring system together. Once the pre-deformation of the spring elements is superimposed by a Nutzverformung the same during the swinging process, takes place ever after design of the force application point, a displacement and / or an increase in the transverse extent of the contact zones by rolling the surfaces of the contact zones on each other.
Durch
die in den Kontaktzonen durch die Übertragung der Federverformungskräfte entstehenden
Druckspannungen bzw. Kontaktkräfte
bedingt, können
in den Kontaktzonen große
tangential zur Kontaktfläche
wirksame Reibkräfte übertragen
werden. Damit können
im Prinzip bereits alle tangential zur Kontaktfläche wirkenden "äußeren Kräfte", die eine Verschiebung der Federelemente
relativ zu den Rahmenjochen 13 und 14 oder den
Krafteinleitungskörpern 6 verursachen
könnten,
sicher aufgenommen werden bzw. können
die Relativpositionen gesichert werden. Mittels dieses Effektes
kann die Erzeugung von anderen zusätzlichen Zwangskräften auf die
Enden der Federelemente zwecks Sicherung der Relativpositionen im
Prinzip vermieden werden. Als "äußere Kräfte" kommen aus den Federverformungskräften abgeleitete
Kräfte
wie auch durch die Beschleunigung der Massen der Federelemente entstehende
Kräfte
in Frage. Trotzdem können
zusätzliche konstrukti ve
Maßnahmen,
die mit anderweitigem Reibschluß oder
mit Formschluß arbeiten,
vorgesehen werden, um die Relativpositionen zusätzlich zu sichern, wie in 3 und 4 gezeigt.Due to the resulting in the contact zones by the transfer of the spring deformation forces compressive stresses or contact forces, large tangential to the contact surface effective frictional forces can be transmitted in the contact zones. This can in principle already all tangential to the contact surface acting "external forces", the displacement of the spring elements relative to the frame yokes 13 and 14 or the force introduction bodies 6 could be safely recorded or the relative positions can be secured. By means of this effect, the generation of other additional constraining forces on the ends of the spring elements in order to secure the relative positions can be avoided in principle. As "external forces" derived from the spring deformation forces forces as well as by the acceleration of the masses of the spring elements resulting forces in question. Nevertheless, additional konstrukti ve measures that work with otherwise frictional or positive engagement can be provided to additionally secure the relative positions, as in 3 and 4 shown.
Die
Haupterstreckung eines erfindungsgemäßen Federmoduls 19 baut
in die Tiefe der Grube 4. Dies stellt einen besonderen
Vorteil dar, der aus der Konstruktion der Federsysteme resultiert.
Dadurch bedingt können,
wie aus 1b hervorgeht, unterhalb des
Schwingtisches 1 zwei Federmodule 19 mit einem
bestimmten Zwischenabstand angeordnet werden. In diesen Zwischenabstand
ist eine Erregereinrichtung in Form eines elektrischen Doppel-Linearmotors 20 unterbringbar,
der aus zwei Hauptbestandteilen besteht: Ein feststehendes Motorteil 21 ist
mit dem Fundament fest verbunden und ein bewegliches Motorteil 22 ist über eine
Traverse 23 mit den Spannrahmen der Federsysteme der beiden
Federmodule 19 fest verbunden. Die in 1a mit 18 gekennzeichnete
Hilfsmasse ist in 1b nicht dargestellt.The main extension of a spring module according to the invention 19 builds in the depth of the pit 4 , This is a particular advantage resulting from the design of the spring systems. As a result of this, how can 1b emerges, below the swinging table 1 two spring modules 19 be arranged with a certain distance between them. In this intermediate distance is an exciter device in the form of a double electric linear motor 20 accommodated, which consists of two main components: A stationary engine part 21 is firmly connected to the foundation and a movable engine part 22 is over a traverse 23 with the clamping frames of the spring systems of the two spring modules 19 firmly connected. In the 1a With 18 marked auxiliary mass is in 1b not shown.
Ein
anschauliches Bild von der Größenordnung
der Federelemente, woraus man Fertigungsaufwand und Verfügbarkeit
des Vormaterials ableiten kann und von den Anforderungen bei der
Einleitung der Federverformungskräfte an den Federenden, kann
man sich machen, wenn man sich für
den Fall eines Verdichtungssystems für die Durchführung der harmonischen
Vibration (2 der WO 2005/056279 A1)
mit den bereits oben genannten Daten die Dimensionen der Federelemente
bei einer Konstruktion gemäß der 1 der vorliegenden Erfindung vor Augen
führt:
Mit der bereits genannten maximalen Federverformungskraft von Fmax
ca. 92 Tonnen entfällt auf
jedes der vier Federsysteme eine maximale Federverformungskraft
von Fmax/4 = 23 Tonnen. Um die maximale Nutzverformung eines Federelementes (aus
der Ruhelage des Federsystems heraus) von Amax = 6 mm dauerhaft
ertragen zu können,
muß das
Federelement die in 1 gekennzeichneten
Dimensionen B = 330 mm, H = 40 mm und D = 500 mm aufweisen. In Anbetracht
der an jedem Federsystem zu übertragenden
Federverformungskraft von Fmax/4 erkennt man aus 1 auch,
wie vorteilhaft sich das dort gewählte C-Profil der Federeleemente auswirkt,
indem damit für
die Übertragung
der Federverformungskraft auf das Kraftübertragungsteil 5 mittels
eines Krafteinleitungskörpers 6 ein
sehr kurzer Anschlußhebelarm 24 desselben
gewählt
werden kann.A vivid picture of the magnitude of the spring elements, from which one can derive manufacturing effort and availability of the starting material and the requirements of the initiation of the spring deformation forces at the spring ends, one can make one, if in the case of a compression system for performing the harmonic vibration ( 2 WO 2005/056279 A1) with the data already mentioned above, the dimensions of the spring elements in a construction according to the 1 With the already mentioned maximum spring deformation force of Fmax approx. 92 tons, each of the four spring systems has a maximum spring deflection force of Fmax / 4 = 23 tons. In order to permanently bear the maximum useful deformation of a spring element (from the rest position of the spring system) of Amax = 6 mm, the spring element must be in 1 marked dimensions B = 330 mm, H = 40 mm and D = 500 mm. Recognizing the spring deflection force of Fmax / 4 to be transmitted to each spring system, it is recognized 1 Also, how advantageous the selected there C-profile of the spring elements, thereby affecting the transmission of the spring deformation force on the power transmission part 5 by means of a force introduction body 6 a very short connecting lever arm 24 the same can be chosen.
In 2a ist
in perspektivischer Sichtweise ein Federelement mit C-Profil mit
einer "Hauptrichtung" 25 (entsprechend
einer Blickrichtung E in 1b) dargestellt
Es wird angenommen, daß es sich
um das in 1a im Ruhezustand des Federsystems 7' eingespannte
Federelement 8' handelt. Das
Federelement mit der Längsausdehnung
B möge
aus einem aus einer Stahlplatine mit der Wandstärke H zu einem Rohr mit dem
Durchmesser D ge formten Körper
ausgeschnitten sein. In die Innen- und Außenflächen des Federelementes sind
Flächengeraden 26 und 27 parallel
zur Hauptrichtung 25 legbar, wobei zwei "spezielle Flächengeraden" 28, 29 definierbar
sind, die mit Bezug auf das C-Profil sich in etwa gegenüberliegen
und die im Ruhezustand des Federsystems die Mitte von zwei Feder-Kontaktzonen 31 und 32 auf
den Außenflächen kennzeichnen, welche
Feder-Kontaktzonen senkrecht zu den speziellen Flächengeraden
eine geringe Querausdehnung 34 und parallel dazu eine größere Längsausdehnung entsprechend
dem Maß B
aufweisen, wobei die Feder-Kontaktzonen durch die flächenhafte Übertragung
von Federverformungskräften
mit der Verformungsrichtung 35 gebildet sind. Die senkrecht
zur Hauptrichtung ausgerichtete Verformungsrichtung ist im wesentlichen
innerhalb einer Ebene gelegen, die zwischen den beiden speziellen
Flächengeraden 28 und 29 aufspannbar
ist Die die Verformung des Federelementes bewirkenden und innerhalb
der Feder-Kontaktzonen gelegenen Druckspannungen bzw. Kontaktkräfte sind
mit 36 gekennzeichnet. Eine der beiden (in diesem Falle
senkrecht zur Hauptrichtung 25 ausgerichteten) Stirnseiten
des Federelementes ist mit 39 gekennzeichnetIn 2a is a perspective view of a spring element with C-profile with a "main direction" 25 (corresponding to a line of sight E in 1b ) It is assumed that it is the in 1a at rest of the spring system 7 ' clamped spring element 8th' is. The spring element with the longitudinal extent B may be cut out of a ge of a steel plate with the wall thickness H to a tube with the diameter D shaped body. In the inner and outer surfaces of the spring element are surface lines 26 and 27 parallel to the main direction 25 legible, whereby two "special surface lines" 28 . 29 are definable, which are approximately opposite with respect to the C-profile and in the resting state of the spring system, the center of two spring contact zones 31 and 32 on the outer surfaces indicate which spring contact zones perpendicular to the specific surface line a small transverse extent 34 and parallel to have a greater longitudinal extent corresponding to the dimension B, wherein the spring-contact zones by the areal transfer of spring deformation forces with the deformation direction 35 are formed. The direction of deformation oriented perpendicular to the main direction is located substantially within a plane lying between the two specific surface lines 28 and 29 can be clamped The compression of the spring element causing and located within the spring contact zones compressive stresses or contact forces are with 36 characterized. One of the two (in this case perpendicular to the main direction 25 aligned) end faces of the spring element is with 39 marked
2b zeigt
das Kreisprofil eines Federelementes, welches als ein Zylinderabschnitt
eines Rohres vom Durchmesser D entstanden sein könnte. Der Hohlzylinder könnte mit
oder ohne den in 2b gezeigten (zur Hauptrichtung 25 parallelen)
Schlitz S als Federelement genutzt werden. In letzterem Falle würden nach
dem Einspannen in den Spannrahmen drei Feder-Kontaktzonen 40, 41 und 42 an
der Außenfläche
entstehen. In 2c wird die Abwicklung eines
Federelementes in die Ebene gezeigt, wobei B die Längsausdehnung
der beiden Feder-Kontaktzonen, L die abgewickelte Länge und
M die größte Erstreckung
in der Hauptrichtung 25 in der Mitte 44 der Abwicklung
des Federelementes zeigt Mit den unterschiedlichen Maßen M und
B wird eine bessere Werkstoffausnutzung des Federelementes erreicht, da
das Biegemoment des gebogenen Federelementes in der Mitte 44 den
Maximalwert und an den beiden Enden den Wert Null aufweist. Mit 2d wird ein
S-Profil eines Federelementes gezeigt, welches man sich aus zwei
Federelementen gemäß der 2a zusammengesetzt
vorstellen kann. In diesem Falle werden die beiden Feder-Kontaktzonen durch die
Pfeile 46 und 47 symbolisiert. 2 B shows the circular profile of a spring element, which could have originated as a cylinder portion of a pipe of diameter D. The hollow cylinder could be with or without the in 2 B shown (to the main direction 25 parallel) slot S can be used as a spring element. In the latter case would be three clamping contact zones after clamping in the clamping frame 40 . 41 and 42 at the Au surface arise. In 2c the development of a spring element is shown in the plane, where B is the longitudinal extent of the two spring contact zones, L the unwound length and M the largest extension in the main direction 25 in the middle 44 the development of the spring element shows With the different dimensions M and B better material utilization of the spring element is achieved because the bending moment of the bent spring element in the middle 44 the maximum value and at the two ends has the value zero. With 2d an S-profile of a spring element is shown, which is made up of two spring elements according to the 2a can be imagined. In this case, the two spring contact zones by the arrows 46 and 47 symbolizes.
In 3a werden
in mehr Gestaltungs-Details die Verhältnisse an der in 1a durch
den Kreis K gekennzeichneten Einspannstelle eines Federelementes 8 in
einem in der "Hauptebene" entsprechend der
Schnittlinie F-F in 1b liegenden Schnittebene gezeigt
Am oberen Rahmenjoch 13 ist eine flächenhafte Rahmen-Kontaktzone 16 ausgebildet,
die mit der ebenfalls flächenhaften
Feder-Kontaktzone 31 zusammenfällt, wobei über die Kontakt zonen die Federverformungskraft übertragen
wird. Bei einer Steigerung der Federverfor mungskraft erfolgt eine
Verlagerung der Kontaktzonen und/oder eine Vergrößerung der Querausdehnung 34 derselben,
wobei ein Abwälzen
der Flächen
der Feder-Kontaktzone auf der Rahmen-Kontaktzone auftritt Gleichzeitig
erfolgt auch eine Verlagerung des Spaltes 52. Eine Sicherung
der Position des Federelementes relativ zum oberen Rahmenjoch in
einer Richtung parallel zur Hauptebene und senkrecht zur Verformungsrichtung 35 (welche
im wesentlichen auch die Schwingrichtung ist) erfolgt hauptsächlich bereits
durch in den Kontaktzonen infolge der dort erzeugten Druckspannungen
aufnehmbaren Reibkräfte.
Zusätzlich
ist hier eine Sicherung der Position noch durch eine als Formschluß wirkenden
Anschlagfläche 50 vorgesehen,
gegen die die Stirnfläche 51 des
Endes des Federelementes 8 anliegt.In 3a In more design details, the relationships at the in 1a characterized by the circle K clamping point of a spring element 8th in one in the "main plane" corresponding to the section line FF in 1b lying sectional plane shown at the upper frame yoke 13 is a planar frame contact zone 16 formed with the also planar spring-contact zone 31 coincides, over the contact zones, the spring deformation force is transmitted. With an increase in Federverfor mungskraft displacement of the contact zones and / or an increase in the transverse extent occurs 34 the same, wherein a rolling of the surfaces of the spring-contact zone on the frame contact zone occurs at the same time there is also a shift of the gap 52 , A securing of the position of the spring element relative to the upper frame yoke in a direction parallel to the main plane and perpendicular to the deformation direction 35 (Which is essentially the direction of oscillation) is carried out mainly by already in the contact zones due to the compressive stresses generated there frictional forces. In addition, here is a backup of the position even by acting as positive locking stop surface 50 provided against the face 51 the end of the spring element 8th is applied.
In 3b sind
prinzipiell ähnliche
Verhältnisse
wie in 3a dargestellt, wobei hier noch
folgende Abweichungen vorhanden sind. Die Rahmen-Kontaktzone 16 ist
hier mit einer konkaven Wölbung
versehen womit eine im Vergleich zur ebenen Ausführung der Kontaktzone größere Anschmiegung der
gekrümmten
Außenflächen der
Federelemente an die Kontaktzone gegeben ist. Es ist außerdem eine
andere Variante des Endes des Federelementes 8 dargestellt,
derart, daß die
alternative Stirnfläche 54 des
Federelement Endes in einer durch die Gerade 53 gekennzeichneten
Ebene liegt, die durch den Mittelpunkt 58 eines gekrümmten Federelementes mit
Halbkreis-Profil liegt. Dadurch bedingt, weicht auch eine am Ende
des Federelementes an dem Eckpunkt 57 an der Außenfläche in der
Hauptebene anlegbare Tangente 55 von einer durch den Eckpunkt 57 senkrecht
zur Schwingrichtung 35 legbaren Geraden 56 um
einen Winkel α ab.
Eine derartige Ausbildung des Endes eines Federelementes dient dazu, daß die aus
der Federverformungskraft ableitbaren Schubkräfte in Richtung der Tangente 55 vergrößert werden
und somit eine noch sicherere Anlage der Stirnfläche 54 gegen die Anschlagfläche 50 erfolgt. Die
konkave Wölbung
der Rahmen-Kontaktzone 16 könnte auch in Abweichung von
der dargestellten Form derart ausgebildet sein, daß sie sich
symmetrisch zur Mittengeraden 59 erstreckt. In diesem Falle würde die
Sicherung der Position durch eine Anschlagfläche 50 entfallen und
die zusätzliche
Sicherung der Position durch Formschluß würde durch eine symmetrisch
gewölbte
Rahmen-Kontaktzone 16 ersetzt werden.In 3b are in principle similar conditions as in 3a shown here, where the following differences are still present. The frame contact zone 16 is here provided with a concave curvature which is given in comparison to the planar design of the contact zone greater fitting of the curved outer surfaces of the spring elements to the contact zone. It is also another variant of the end of the spring element 8th illustrated, such that the alternative end face 54 of the spring element end in a straight line 53 marked level lies through the center 58 a curved spring element with semicircular profile is located. As a result, also deviates one at the end of the spring element at the vertex 57 tangent on the outer surface in the main plane 55 from one through the corner 57 perpendicular to the direction of vibration 35 adjustable straight line 56 by an angle α. Such a design of the end of a spring element serves to ensure that the shear forces derived from the spring deformation force in the direction of the tangent 55 be enlarged and thus an even safer investment of the face 54 against the stop surface 50 he follows. The concave curvature of the frame contact zone 16 could also be designed in deviation from the illustrated form such that they are symmetrical to the middle straight 59 extends. In this case, securing the position would be through a stop surface 50 omitted and the additional securing of the position by positive engagement would be through a symmetrically curved frame contact zone 16 be replaced.
In 4a sind ähnliche
Verhältnisse
wie in 3b dargestellt, jedoch mit dem
Unterschied, daß dort
eine zusätzliche
Sicherung der Position des Federelementes 8 relativ zum
oberen Rahmenjoch 13 anstatt durch eine Anschlagfläche durch
einen oder mehrere Zylinderstifte 60 erfolgt Zu diesem
Zwecke ist das Ende 61 des Federelementes bevorzugt auf einer
bestimmten Strecke 62 in nicht gekrümmter, sondern in ebener Form
ausgeführt.
Im Prinzip könnten
anstatt der Zylinderstifte 60 auch Schraubne, z.B: sogenannte Paßschrauben,
verwendet werden. jedoch wäre
die Sicherung der Position des Federelementes 8 nicht auf
die dann durch die Schraubenköpfe
auf die Innenfläche 63 des
Federelementes einwirkende Anpreßkraft angewiesen, da die Sicherung hauptsächlich bereits
durch in den Kontaktzonen infolge der dort erzeugten Druckspannungen
aufnehmbaren Reibkräfte
erfolgt.In 4a are similar conditions as in 3b shown, but with the difference that there is an additional assurance of the position of the spring element 8th relative to the upper frame yoke 13 instead of by a stop surface by one or more cylindrical pins 60 For this purpose is the end 61 the spring element preferably on a certain route 62 executed in non-curved, but in a flat shape. In principle, instead of the cylindrical pins 60 also screw, for example: so-called fitting screws can be used. however, securing the position of the spring element would be 8th not on the then through the screw heads on the inner surface 63 The force acting on the spring element pressing force, since the backup is mainly carried out by in the contact zones due to the compressive stresses generated there frictional forces.
Mit 4b werden
ganz ähnliche
Verhältnisse
wie in 3b dargestellt. Der Unterschied
besteht darin, daß in 4b eine
Sicherung der Position des Federelementes 8 relativ zum
oberen Rahmenjoch 13 mittels eines oder mehrerer Zylinderkörper 64 nur gegen
ein gänzliches
Lösen des
Federelementes vom Rahmenjoch vorgesehen ist. Ein solches Lösen könnte sich
ereignen bei der Montage oder Demontage des ganzen Federsystems
oder beim Eintritt einer nicht vorgesehenen übermäßigen Federverformung durch
z.B. nicht vorgesehene sehr große
Erregerkräfte
durch die Erregereinrichtung. Da der Zylinderkörper 64 nicht als
Sicherung per Formschluß dienen
soll, ist in der entsprechenden Bohrung im Federelement ein entsprechender
Ringspalt 65 vorgesehen, so daß keine Berührung des Zylinderkörpers mit
dem Federelement stattfindet. Anstelle von Zylinderkörpern könnten hier
natürlich
auch Schrauben vorgesehen sein.With 4b become quite similar conditions as in 3b shown. The difference is that in 4b a backup of the position of the spring element 8th relative to the upper frame yoke 13 by means of one or more cylinder body 64 is provided only against a total release of the spring element of the frame yoke. Such a release could occur during the assembly or disassembly of the entire spring system or when an unforeseen excessive spring deformation occurs due to, for example, not provided very large excitation forces by the excitation device. As the cylinder body 64 should not serve as a backup by positive engagement is in the corresponding bore in the spring element, a corresponding annular gap 65 provided so that no contact of the cylinder body takes place with the spring element. Of course, screws could also be provided here instead of cylinder bodies.
Insgesamt
sei zu den Ausführungen
zu den 3a bis 4b noch
angemerkt, daß entsprechende
konstruktive Ausbildungen auch an den Einspannstellen am unteren
Rahmenjoch 14 und an den Krafteinleitungskörpern 6, 6' vorgesehen
sein können.Overall, to the comments on the 3a to 4b still noted that corre sp chende constructive training also at the clamping points on the lower frame yoke 14 and at the force introduction bodies 6 . 6 ' can be provided.
Bei
der Anwendung des Federsystems bei einer Steinformmaschine gemäß der WO
02/38346 A1 wird der Schwingtisch 1 an die Krafteinleitungskörper 6, 6' des Federsystems
und der Spannrahmen in Abweichung von der in 1a gezeigten
Anordnung an das Fundament 3 angeschlossen.When using the spring system in a block forming machine according to WO 02/38346 A1 of the vibrating table 1 to the force introduction body 6 . 6 ' of the spring system and the tenter deviating from the in 1a shown arrangement to the foundation 3 connected.
Strich-Punkt-Linien
in den Zeichnungen durch zwei Bauteile hindurch symbolisieren eine
feste Verbindung dieser Bauteile miteinander, z.B. durch Schrauben.Dash-dotted lines
symbolize in the drawings through two components
fixed connection of these components with each other, e.g. by screws.